呼 娜 / 陳志中 / 李 哲 / 王露晨

(中國航天建設集團有限公司，北京 100071)

淺談校園圖書館的照明節(jié)能設計

呼 娜 / 陳志中 / 李 哲 / 王露晨

(中國航天建設集團有限公司，北京 100071)

以某大學圖書館為例，分析了現(xiàn)圖書館照明系統(tǒng)存在的問題，并提出相應的解決措施以減少照明能耗，并簡單介紹了基于EIB總線的智能照明控制系統(tǒng)。

圖書館 照明節(jié)能 EIB智能控制系統(tǒng)

0 引言

在各高校圖書館中，主要用電負荷為空調和照明，照明用電量雖不及空調，仍占了圖書館總用電量的20%～30%。而我國照明用電量占總用電量的7%～8%，已成為節(jié)能的重要部分。另外，照明節(jié)能的方式多樣、易于實施、見效快。因此研究圖書館的照明節(jié)能具有重要意義。

1 項目概況

某大學圖書館于2000年投入使用，共5層，總面積 12 700m2，閱覽座位約1 700個。圖書館除藏閱合一的開架閱覽室外，還設有借閱室、報告廳、中小型會議室、信息檢索廳、電子閱覽室、聽音室、自習室、采編、復印室、聯(lián)機檢索、密集書庫及行政管理辦公室等。其中，閱覽室、借閱室、書庫、目錄檢索廳采用規(guī)格為40W的單管和雙管熒光燈；辦公室采用規(guī)格為40W的單管熒光燈；走廊采用40W的走道吸頂燈；衛(wèi)生間、樓梯間采用60W的吸頂燈；小會議室、門廳則采用筒燈及吸頂燈。

該圖書館目前使用的照明系統(tǒng)能夠滿足師生學習及借閱所需的照明需求，但是由于圖書館年代較久，會存在一些問題，造成一些不必要的照明能源浪費。圖書館照明主要存在以下問題。

1)圖書館內各房間所使用的照明光源比較單一。如圖書館內的借閱室、閱覽室、書庫等均只采用熒光燈，通過開關進行人工控制，只能常開或常關。為了借閱方便，不論是借閱密集區(qū)還是人較少的區(qū)域，圖書館內的燈基本整日常亮，造成嚴重的能源浪費。

2)一個房間內的開關數(shù)量較少。通常一個房間內只有1或2個翹板開關，1個開關能夠控制一片區(qū)域的燈，無論是否需要，只要開1個開關，整片區(qū)域甚至全部的燈都會點亮。

3)圖書館內的燈不分時間常亮。無論白天或是晚上，陰天或是晴天，走廊或房間內的燈始終是點亮狀態(tài)，館內的照明不能很好地與日照度相結合，充分利用太陽光。

4)照明節(jié)能意識薄弱。館內自習室最后離開的同學或是借閱區(qū)的管理人員離開時常常會忘記關燈，往往需要最后閉館時統(tǒng)一關閉，因而造成浪費。

5)圖書館設計時基于原國家規(guī)定的照明設計標準，2004年國家對此標準進行了更改，2014年國家再次對照明的標準進行了修改，因此圖書館照明設計應有相應的改進措施。

2 基于原圖書館照明系統(tǒng)的節(jié)能措施

2.1 圖書館照明標準

表1為GBJ 133-90《民用建筑照明設計標準》中規(guī)定的圖書館的照明標準，表2為2014年實施的GB 50034-2013《建筑照明設計標準》中圖書館的照明標準,表3為圖書館建筑照明功率密度限值。

表1 原圖書館建筑照明標準值[1]

表2 圖書館建筑照明標準值[2]

表3 圖書館建筑照明功率密度限值[2]

從表1～3可以看出，新的照明標準根據房間性質對照度標準值進行了調整，對眩光、顯色指數(shù)、功率密度都做了規(guī)定。根據規(guī)范要求，圖書館內應設置有正常照明、應急照明及值班照明[3]。應急照明包括備用照明和疏散照明。在房間內設置正常照明及備用照明，在走廊、樓梯間等公共區(qū)域設置正常照明及疏散照明。

在滿足規(guī)范要求的前提下，對于閱覽室、借閱室、書庫、走廊等不同區(qū)域而言，若使用傳統(tǒng)面板控制方式來保證這些區(qū)域的不同照明要求會增加照明管線，施工布線工藝復雜且室內照明效果不佳。因此，在進行圖書館照明設計時，應結合房間的實際功能，并利用先進的燈具和開關靈活設計。

2.2 照明節(jié)能措施

2.2.1 照明燈具的選擇

1)光源的選擇

熒光燈是圖書館內照明光源之一。熒光燈是利用汞蒸汽放電時發(fā)出的紫外線激發(fā)管內壁的熒光粉而發(fā)光的光源，屬于氣體放電光源。熒光燈在使用時需配用鎮(zhèn)流器。它的優(yōu)點是發(fā)光較均勻，亮度適中，光色比較柔和，溫度低，發(fā)光效率和壽命都高于白熾燈；缺點是頻繁開關易損壞燈具，頻閃效應比較明顯，且不宜用于低溫環(huán)境等。

LED燈也被應用于圖書館照明中。LED白光燈誕生于1998年，但是在近年來才得以廣泛應用。LED燈的主要優(yōu)勢是相對較為節(jié)能，LED白光燈的能耗僅為白熾燈的1/10，是節(jié)能燈的1/4；壽命長，不會產生燈絲熔斷現(xiàn)象，僅會逐漸老化，一般 LED燈可以使用50 000h以上，其發(fā)光強度會從標稱值100%逐步下降到70%左右；LED的面光源增大了發(fā)光面、消除眩光、無頻閃、視覺效果較好；不含鉛、汞等污染元素，對環(huán)境無污染。隨著新技術的不斷涌現(xiàn)，LED燈在穩(wěn)定性、防水、防雷擊、散熱性、美觀性等各方面都有所提高，現(xiàn)已成為較為常用的光源之一。

2)燈具的選擇

圖書館照明設計中，除了應滿足照明規(guī)范中的照度和顯色指數(shù)要求外，還需考慮選擇高效節(jié)能燈具而不是有眩光的燈具。在書庫、借閱室等有藏書的房間，最好選擇防紫外線燈，以減少對書籍的損害。

3)節(jié)能型鎮(zhèn)流器的選擇

在選擇高效熒光燈的基礎上，一般選擇同系列的智能型電子鎮(zhèn)流器。智能鎮(zhèn)流器具有智能節(jié)能功能，在燈管啟動后，電子鎮(zhèn)流器可切斷多余的燈絲電流，兩個45W燈管可節(jié)約3W左右的功率。

2.2.2 照明節(jié)能措施

在現(xiàn)圖書館照明系統(tǒng)的基礎上，可通過一些改動措施來達到節(jié)能的目的。如圖1所示，為圖書館照明改造后的控制流程示意圖。

圖1 閱覽室/借閱室照明控制流程圖

1)實行分區(qū)照明控制

由于有些區(qū)域人員較少(如密集書庫或借閱室等不常用的圖書區(qū))，在借閱室、閱覽室、書庫等地方可多添加一些開關，將照明區(qū)域細小化，把整個房間的燈分開控制，可在人員較少時只開部分燈具，節(jié)約能源。

2)實行分時照明控制

由于閱覽室、借閱室、書庫等地方進深很大，同一區(qū)域、同一時間段內的自然光照度相差很大。針對這一情況，可在閱覽區(qū)與外玻璃幕墻之間適當設置一些亮度傳感器，以便根據同一時間內不同自然光照度控制相應燈具組由內向外逐行或逐個點亮，從而充分利用自然光源。

3)安裝感應開關及臺燈

在原有系統(tǒng)的基礎上，可安裝一些感應開關。將翹板開關作為總開關，當打開翹板開關時，控制只有部分燈亮，其他燈只有通過感應開關感應到燈下有人且照度不夠時才會亮，當人離開時，感應開關斷開，燈滅。在閱覽室內的學習區(qū)，可將臺燈固定于桌面上，當學習所需亮度不夠時，學生可手動開啟臺燈照明。

4)走廊使用低瓦數(shù)光源或設定隔盞開燈

在過道、走廊等無需強光而且照度需求較低的區(qū)域，可以使用瓦數(shù)較低的光源或設定隔盞開燈模式，以便節(jié)約用電。

5)采用光伏發(fā)電作為照明供電電源之一

近年來，太陽能作為取之不盡的無污染自然能源，已被廣泛使用。而太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)作為普通照明的供電電源之一，能夠大大降低能耗。

6)加強照明用電的管理

加強照明用電管理是照明節(jié)電的重要措施，圖書館內的辦公區(qū)、會議室等可繼續(xù)使用熒光燈，但管理人員要養(yǎng)成離開時隨手關燈的習慣，不開長明燈、無人燈；學生要養(yǎng)成不需要時隨手關掉學習區(qū)桌上臺燈的習慣，加強節(jié)能意識。另外，管理人員要保持室內的衛(wèi)生整潔，燈泡、燈具、玻璃、墻壁不清潔時，其反射率和透光率也會大大降低，當燈管積污時，其光通量可能降到正常光通量的50%以下，因此需根據環(huán)境情況定期清潔。

3 基于EIB總線的照明控制系統(tǒng)

歐洲安裝總線(European Installation Bus，EIB)在亞洲稱為電氣安裝總線(Electrical Installation Bus)，是較常用的電氣布線標準。它采用一根多芯電纜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的多根電纜，大大減少了電氣管線的使用量，使布線更為便捷。EIB標準的制定也使得電氣設備的兼容性越來越好。

3.1 EIB系統(tǒng)在照明方面可以實現(xiàn)的功能

1)日光控制。EIB可以根據陽光的強弱，智能化控制燈具的開/關和亮度。當室外照射入室內的光線較強時，燈光控制系統(tǒng)即會將靠窗處燈光調暗或關閉，以保證室內的整體亮度一致。

2)定時開關。圖書館內的非應急照明燈具可設置定時功能，當上課時間或寒暑假學生較少時，可調暗室內燈光；當閉館時，統(tǒng)一關閉燈具。這種方式可防止管理人員忘記關燈后造成燈具徹夜長明的情況，節(jié)約能源。

3)移動探測器。燈具因為日光控制或定時開關的情況調暗或關閉后，若探測器探測到有人員進入，可根據實時亮度啟動燈具。

4)集中監(jiān)控。以上方式需由上位機控制，以方便管理人員了解館內各處的照明情況或人工控制館內照明。

3.2 EIB智能照明系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的比較

傳統(tǒng)照明系統(tǒng)有以下特點：1)傳統(tǒng)照明系統(tǒng)采用手動開關控制，同一路燈具統(tǒng)一控制開關，控制方式單一；2)控制開關直接接在燈具負荷回路中，當燈具負荷較大時需增大控制開關容量；3)傳統(tǒng)照明主要為人為控制，當管理人員節(jié)能意識薄弱時，浪費現(xiàn)象較為嚴重。

EIB智能照明系統(tǒng)有以下特點：1)可實現(xiàn)智能調光、定時開關控制，控制方式更為多樣化；2)控制開關未接在燈具負荷回路中，而是采用總線控制，燈具的負荷與開關無關；3)可實現(xiàn)人為智能化管理，通過上位機監(jiān)控和管理所有照明系統(tǒng)，更為便捷。

4 結束語

本文根據某高?，F(xiàn)有圖書館的情況對照明設計的改造進行了簡單介紹。照明系統(tǒng)是日常生活中接觸到的最為普通、必不可少的電氣系統(tǒng)之一，但是隨著科學技術的高速發(fā)展、能源浪費和污染現(xiàn)象的日益嚴重，如何應用高新技術使照明利用率最大化成為急需解決的問題之一。

[1] GBJ 133-90民用建筑照明設計標準[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1991.

[2] GB 50034-2013建筑照明設計標準[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[3] JGJ 16-2008民用建筑電氣設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[4] 洪偉.杭州圖書館新館照明的節(jié)能設計.建筑電氣[J].2009，28(15)：54-57.

[5] 陜西師范大學新校區(qū)圖書館I-bus智能照明總線系統(tǒng)的應用.

[6] 王幸強.南京圖書館智能照明控制系統(tǒng)設計.低壓電器[J].2008(8)：29-31.

[7] 王改華,劉楚湘,姜波等.基于EIB總線的燈光照明系統(tǒng)控制.低壓電器[J].2007(12)：35-37.

[8] 孫成軍.重慶市高校圖書館LED照明研究[D].重慶：重慶大學，2007.

[9] 唐志平.供配電技術[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

《智能建筑電氣技術》雜志約稿函|充電樁技術專輯

近年來，隨著我國新能源汽車市場規(guī)模的快速發(fā)展，充電樁的需求也大幅提升。根據發(fā)改委印發(fā)的《電動汽車充電基礎設施發(fā)展指南(2015-2020年)》顯示，我國充電基礎設施發(fā)展的目標是到2020年，建成集中式充換電站1.2萬座，分散充電樁480萬個,滿足全國500萬輛電動汽車充電需求。隨著充電設施“十三五”規(guī)劃的下發(fā)和充電技術標準的不斷發(fā)展，我國充電樁行業(yè)將有廣闊的發(fā)展空間。

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Discussion on the Lighting Energy Saving Design of School Library

Hu Na / Chen Zhizhong / Li Zhe / Wang Luchen

Through taking an university library as an example, the problems existing in the present library lighting are analyzed, and some corresponding measures to reduce the lighting energy consumption are put forward. In addition, the intelligent lighting control system based on EIB bus is introduced.

library， lighting energy-saving， EIB intelligent control system